在轨运行低温液氢箱体蒸发量计算与增压过程研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。在轨运行低温液氢箱体蒸发量计算与增压过程研究　　摘要：为了研究低温箱体在外部漏热下的在轨增压过程，采用FLUENT软件中的流体体积方法，对AS-203飞行试验中低温液氢箱体进行数值模拟。通过对默认可实现k-ε模型进行参数调整，并与试验结果对比发现，调整参数后的模型可较好地预测低温液氢箱体在轨增压过程。因此，采用该模型对所研究低温液氢箱体进

2、行500s增压数值模拟，计算结果表明：与气枕接触的壁面漏热绝大部分用来使箱体增压，小部分用来产生相变；在外部漏热下低温箱体压增速率约/s，箱体气液界面的蒸发率约为%/h；在一定的微重力水平下，自然对流作用依然存在，其对流强弱主要取决于箱体尺寸以及外部漏热热流大小；在整个模拟过程中，气枕区热分层较之液相区更为严重；随着重力水平的降低，表面张力的作用逐渐凸显，界面形状变为曲面。　　关键词：增压过程；热分层；微重力；相变　　中图分类号：V511　　文献标志码：A　　文章编号：0253-987X02-0135-06　　4

3、结果分析为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　采用可实现k-ε模型对低温液氢箱体进行500s数值模拟，获得在该设定边界条件下箱体压力、设定监测点温度以及气液相变量的变化，研究了微重力下低温

4、箱体热分层以及表面张力的影响。图4展示了箱体压力随时间的变化，从中可以看出，箱体压力近似线性增加，压增速率约/s。这是由于外部漏热通过壁面进入气枕区后，将主要用来加热气枕，提高贮箱压力。　　图5展示了图1中监测点处的气枕温度随时间的变化。为了保证监测点温度能够更真实地反映气枕区温度变化，该检测点所展示的温度为监测点及其上下左右不同监测点的温度平均值。从图中可以看出：在0～200s内，监测点温度尽管一直在缓慢线性增加，但波动较小，温升仅；在200s之后，监测点温度快速增加，由增加到，温升达。这一变化的主要原因是由不

5、同时刻的速度场分布不同所造成的。在开始的前200s内，外界漏热持续作用，紧贴箱体壁面的气枕以及液体被加热，在温差的驱动下，形成自然对流。自然对流效应在刚开始的200s内并不是特别强烈，速度边界层、温度边界层发展较为缓慢，监测点处的温度变化受自然对流扰动并不明显，受气体导热的作用更加明显。由于紧贴壁面的高温气体区域并未波及到该监测点，其温升主要是通过上部的高温气体导热所致，所以温升较为缓慢，温度波动较小。在200～500s内，自然对流作用越来越强，在防晃板上部的2个自然对流区域形成了较大的气团旋涡。为了充分发挥“教

6、学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　从箱体温度场中可以看出，即使在10-4g。的微重力情况下，自然对流效应依然明显。对于本文所研究箱体，当取气枕温区处的温度作为特征温度计算气相区自然对流时，无量纲格拉晓

7、夫数Gr在1012～1014范围内，流动为湍流。由于本文所研究箱体尺寸较大，外部漏热较多，所以即使在微重力情况下，自然对流也比较明显。当箱体尺寸较小以及绝热处理得当时，较小的特征长度以及较低的漏热热流会使箱内流体流动处于层流，自然对流变得微弱。因此，对于一定的微重力工况，自然对流的强弱与低温贮箱的特征尺寸以及外部热流的大小有直接关系。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生

8、活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　由于自然对流将热量汇聚到晃动偏导器下部，从而在该处形成了较高的温度区域。当热量绕过晃动偏导器向上传递时，在其上部形成了较大的气团旋涡。另外由于卷吸作用，在箱体中部也形成了与偏导器上部气团漩